CC BY
7
Толстопалова Наталiя Михайлiвна, кандидат техшчних наук, доцент, Кафедра технологи неор-ганiчних речовин та загально! хiмiчно! технологи, Нацiональний технiчний унiверситет Укра!ни «Ки!вський полiтехнiчний 1нститут», пр. Перемоги, 37, м. Ки!в, Укра!на, 03056 E-mail: tio63@mail.ru
Астрелш 1гор Михайлович, доктор техшчних наук, професор, кафедра технологи неоргашчних речовин та загально! хiмiчно! технологи, Нацюнальний техшчний унiверситет Укра!ни «Ки!вський полiтехнiчний 1нститут», пр. Перемоги, 37, м. Ки!в, Укра!на, 03056 E-mail: sec@xtf.kpi.ua
УДК 004.942
DOI: 10.15587/2313-8416.2016.69069
В1РТУАЛЬН1 МАТЕМАТИЧН1 МОДЕЛ1 В 1НФОРМАЦ1ЙНОМУ ПРОСТОР1
© А. О. Становський, А. В. Торопенко, Г. В. Налева, С. В. Кошулян, Х. Валщ, Т. М. Панова
Розглянутi питання використання в1ртуально1 математично'1 модел1 в тформацшному просторi для розтзнавання стану бездротово'1 комп'ютерно'1 мережi у виглядi тривимiрного зорового образу (eiдео-потоку) змтно'1 матрично'1 математично'1 моделi. Розроблено метод отримання ктцевого (розтзнано-го) стану змтно'1 за часом структури частково недоступное пошкоджувано'1 бездротово'1 комп'ютерно'1 мережi
Ключовi слова: бездротова комп 'ютерна мережа, розпезнавання стану структури, вiртуальна мате-матична модель
Problems of use of virtual mathematical model in information space for recognition of a condition of a wireless computer network in the form of a three-dimensional vision (video stream) of variable matrix mathematical model are considered. The method of receiving the final (recognizable) condition of a variable on time of structure of partially inaccessible damaged wireless computer network is developed
Keywords: wireless computer network, recognition of a condition of structure, virtual mathematical model
1. Вступ
Останшм часом все б№шого поширення на-бувають бездротовi комп'ютерш мереж1 (БКМ) спе-щального призначення - пошкоджуваш БКМ (ПБКМ), яш, на ввдм^ ввд вщомих, працюють в не-безпечних умовах планування та управлшня бойови-ми дiями, наражаючись при цьому на постшну небе-зпеку фiзичного знищення окремих И елеменпв та ефiрного пригшчення зв'язшв мiж ними. Широке використання таких мереж пвдвищуе вимоги до !х-ньо! надiйностi, вiдмовостiйкостi та продуктивности Остання, в свою чергу, забезпечуеться постiйним запобiганням утворенню явних i схованих вузьких мiсць i пошкоджень, що призводять до структурно! недосяжносп окремих елементiв та зв'язшв. При цьому ютотним е час, затрачуваний на розпiзнавання поточного стану пошкоджувано! мереж!, з одного боку, i на вiдновлення !! працездатносп за рахунок, наприклад, «гарячого» резервування, - з iншого. Швидк1сть роботи систем розшзнавання та вщнов-лення повинна забезпечувати онлайн пiдтримку бое-готовностi систем, обладнаних такими ПБКМ.
2. Аналiз лiтературних даних i постановка проблеми
Пiсля перетворення доступно! шформаци, маемо реальний, але не до к1нця вiдомий об'ект - част-
ково недоступну для спостереження пошкоджувану БКМ - та отримуемо його вiртуальну, але в деякому сенсi вiдому модель Н(/пот) [1, 2]. Зауважимо, що прийнятий термiн <^ртуальний об'ект» [3, 4] не зовам коректний, осшльки сам об'ект не може бути вiртуальним, - вш такий, «який вiн е», а вiртуальною може бути лише модель цього об'екта або деяка ште-рпретащя об'екта «який би вш мiг бути, якщо б...».
Дшсно, як випливае з визначення, вiртуальний (лат. virtualis - можливий) - об'ект, який реально не юнуе, але може виникнути при певних умовах [5]. В англшськш мовi слово virtual з появою обчислюва-льно! техшки набуло додатковий вiдтiнок: «вiн (об'ект) не юнуе в дшсносп, але з'являеться завдяки програмному забезпеченню» [6], що теж е ознакою модел^ а не самого об'екта.
Фiлософiя абстрагуе iдею вiртуально! реально-сп вiд 1! технiчного втiлення. Вiртуальну реальнiсть тлумачать як сукупнiсть моделюемих реальними процесами об'ектiв [7, 8], змкт i форма яких не збта-еться iз цими процесами. 1снування моделюемих об'ектiв порiвнюеться з реальшстю, але розглядаеться обособлено ввд не! - вiртуальнi об'екти юнують, але не як субстанцi! реального миру.
У той же час щ об'екти актуальш, а не потен-цiйнi. «Вiртуальнiсть» реальностi встановлюеться стосовно «основно!» реальностi, яка !! обумовлюе.
В1ртуальш реальносп можуть бути вкладеш одна в шшу. При завершенш моделюючих процеав, що йдуть в «основнш» реальносп, в1ртуальна реальшсть зникае [9]. Прикладами в!ртуально! реальносп, широко використовуваними в наущ, е простори з розмь ршстю бшьше трьох [10], дробновим!рш простори [11], дробов! похщш [12] 1 багато шшого.
Останшм часом з'явився метод оптим1заци р1зних процеав (мехашчних, пдравл1чних, тепло-вих тощо) за допомогою методу вгртуального об'екта [13-16].
3. Мета i задачi роботи
Метою роботи було тдтримання працездатно-сп пошкоджуваних бездротових комп'ютерних мереж, яш працюють в умовах велико! ймов1рносл на-вмисних пошкоджень, шляхом гарячого резервуван-ня елеменпв мереж1 та зв'язк1в м1ж ними за рахунок розробки та впровадження штелектуальних метод1в розшзнавання стану структури пошкоджуваних ме-режевих об'еклв !з частково недоступними для мош-торингу елементами.
Для досягнення ще! мети в робот! розроблено метод отримання кшцевого (розшзнаного) стану змшно! за часом структури частково недоступно! ПБКМ на основ! в1ртуальних тривим1рних функцш яскравосп у вигляд1 абстрактних об'емних рухомих зорових образ1в (ввдеопотошв).
4. Вiртуальнi математичнi моделi в шфор-мацiйному просторi
4. 1. Види об'еклв та Ух вiртуальних мате-матичних моделей
В практищ дослщження надшност! бездрото-вих комп'ютерних мереж (БКМ) часто виникае необ-хвдтсть розпгзнавання стану структури латентно! (неспостережувано!, приховано!) частини останшх, з метою виявлення кшькосп 1 дислокаци структурних пошкоджень та оцшки працездатносп мереж1 в цшо-му. Ця необхвдшсть випливае з того, що окрем1 еле-
Основш вар1анти в1ртуального об'екта, що ви-пливають з ведомого визначення [9, 10]: вш можливий практично, вш можливий теоретично, вш неввдомий, вш неможливий. Але ж об'ект, за визначенням цього термша завжди реальний! Отже, в1ртуальний об'ект завжди можливий за визначенням слова «в1ртуаль-ний». 1снуючий об'ект не може бути неможливим, бо вш завжди матер1альний. Зввдси випливае, що в1ртуа-
менти частково недоступш для спостереження пош-коджуваш (ЧНП) БКМ особливого призначення в умовах ймов1рного пошкодження, наприклад, бойо-вих дш, ввдносно швидко втрачають зв'язок !з елеме-нтами, яш залишаються доступними. Причиною цього можуть бути активне ф1зичне пошкодження елеменпв БКМ та (або) активне еф1рне подавлення зв'язшв м1ж цими елементами.
Ввдтворення працездатносп БКМ з деякою ймов1ршстю потребуе, або перерозподшу функцш серед непошкоджених елеменпв, або вщновлення за рахунок використання «гарячого» резерву елеменпв на дшчому об'екп. Практично це означае не вщнов-лення початково! структури БКМ, а вщновлення !! функцш «будь якою цшою» [17].
При цьому спещалют з вщновлення структури на поточнш ггерацп /пот життевого циклу БКМ для прийняття ршення може розраховувати лише на вь дому шформацш про початкову структуру БКМ у вигляд1 графу Ноб0 (яка метиться в !! кресленш), та про тренди деяких вим1рюваних характеристик (сиг-нал1в) С(0, 0«пот ввд БКМ в цшому, отримаш ввд елеменпв, що залишалися доступними, за певний перюд до поточно! ггерацп.
Це можуть бути вим1рюваш на виход1 мереж1 або на и доступних елементах даш з протокол1в об-мшв м1ж елементами БКМ, залишки сумюно оброб-лювано! шформаци, тощо.
В!ртуальш об'екти можуть бути представлен! чотирма видами:
- юнування таких об'еклв у реальному житп неможливо в принцип!;
- об'екти мютять елементи з позамежними що-до реально! практики параметрами;
- об'екти м!стять елементи, виготовлення яких можливе, але вкрай нееконом!чне;
- об'екти м!стять елементи, виготовлення яких можливе, але вкрай нетехнолопчне.
Приклади в!ртуальних об'ект!в перерахованих вид!в наведен! в табл. 1.
льний об'ект можливий у двох видах: вш icHye (наприклад, композицшна деталь з дискретних дiлянок з pi3-ними властивостями матерiалy в pi3rnx точках деталi) або його немае, але вш можливий (наприклад, композицшна деталь з неперервно змшними властивостями матерiалy в рiзниx точках деталi).
1нша справа - математична модель об'екта! Вона може бути (i е!) у практично можливого об'екта,
Таблиця 1
Види та приклади вiртyальниx об'еклв_
№№ п/п Вид вiртyальноcтi Приклади в!ртуальних об'еклв
1 Неможливicть Питома електропров!дн!сть матер!алу детал! при нормальних умовах - вище 7^108 См/м До одн!е! точки електричного ланцюга одночасно п!дведена ргзна напруга
2 Заграничшсгь Ддаметр вала редуктора - 2 м
3 Неекономiчнicть Матер!ал корпуса редуктора - платина
4 Нетеxнологiчнicть Форма детал! - порожня куля Деталь !з плавно змшними властивостями
у теоретично можливого об'екта, але вона може бути поширена i на неможлив1 об'екти (наприклад, компо-зицшна деталь з рiзними властивостями матерiалу в однш i miü же точц1 ще! деталi). Twi виходять так1 варiанти математичних моделей об'екпв рiзного рiв-ня реальносп !хнього iснування:
- можлива математична модель реального об'екта (ММРО) (тривiальна);
- можлива математична модель теоретично можливого, але неiснуючого або неведомого об'екта (ММТО);
- можлива математична модель (чому б i m, адже модель нематерiальна!) неможливого матерiа-льного об'екта (ММНО).
Саме в цьому значенш будемо вживати далi поняття ММРО, ММТО та ММНО. Ввдповщно, за-мiсть ведомого терм^ «метод вiртуального об'екта» (МВО) будемо використовувати новий термш «метод теоретично можливого, але неведомого об'екта (МНО)», де пвд цим термiном будемо розумти метод створення та шформацшно! обробки ММТО цього об'екта, до яких безумовно ввдноситься пошкоджу-вана та частково недоступна БКМ.
Подальше використання ММТО Н(/пот) може шти рiзними шляхами:
- перерозподiл функцш серед непошкоджених елементiв БКМ;
- ввдновлення БКМ за рахунок елеменпв «га-рячого» резервування;
- штатне або позаштатне припинення роботи
БКМ.
4. 2. Створення та шформацшна обробка математично'1 моделi теоретично можливого, але неввдомого об'екта
Комп'ютерна часова складнють юнуючих ме-тодiв розпiзнавання за допомогою ММТО Н(/пот), а отже обмеження на застосування !х в online режимi роботи БКМ, змушуе користувачiв пошкоджуваних частково недоступних БКМ не пльки прискорювати обчислення за рахунок застосування сучасних засобiв обчислювально! техшки, але й шукати новi щдходи до методiв розпiзнавання.
Сучаснi задачi розпiзнавання пошкоджуваних та частино недоступних до мониторингу БКМ не можуть бути розв'язанi «у чоло» ввдомими методами в прийня-тний час, осшльки об'екти, що розпiзнаються, мають велику розмiрнiсть та «нерiвномiрнiсть» властивостей, наприклад, елементи iз зосередженими параметрами (вузли) сполучаються з елементами з розосередженими (зв'язки), протоколи роботи окремих вузлш не пого-дженi в чай тощо, при цьому, кожна така особливiсть рiзко ускладнюе розрахунковi моделi об'екта.
Складна система - система, що складаеться iз множини взаемодшчих складових (подсистем), вна-слвдок чого складна система здобувае новi властивос-тi, як1 вiдсутнi на щдсистемному рiвнi й не можуть бути зведеш до властивостей пiдсистемного рiвня.
Строге визначення складно! системи ще не знайдено, але до деяких рис складно! системи ввдносять: вщсу-тнiсть математичного опису або алгоритму; «зашум-ленiсть», що виражаеться в утрудненш спостережен-ня й управлшня, обумовлена не стшьки наявнiстю генераторiв випадкових перешкод, ск1льки великою шльшстю другорядних для цiлей управлiння проце-сiв; «нетерпимiсть» до управлiння - система юнуе не для того, щоб нею управляли; нестацюнарнють, що виражаеться в дрейфi характеристик, змш парамет-рiв, еволюцп в чай; невiдтворюванiсть експериментiв з нею [18].
Саме в складних системах найбшьше яскра-во проявляеться такий системний ефект, як емер-жентнiсть або синерпя [19] - наявнiсть у будь-яко! системи особливих властивостей, не юнуючих у !! елементiв, а також суми елеменпв, не зв'язаних особливими системоутворюючими зв'язками; не-зввднють властивостей системи до суми властивостей !! компонентiв.
Виконаемо формалiзацiю кортежу <об'ект, зо-внiшнiй вплив> для систем рiзно!' фiзично! природи. Для початку розглянемо взаемодшчу iз зовнiшнiм свiтом складну механiчну систему Sм(x, X, q), опису-вану векторами параметрiв конфiгурацi!' (розмiрiв) х е X i механiчних властивостей X е Л. На зовнiшнiй мехашчний вплив ц е О система вщповщае реакцiею г (рис. 1, а):
г=г(х; X; q), (1)
яка являе собою напружено-деформований стан (НДС) об'екта, де X, Л i Q - множини, у межах яких при оптимiзацi!' системи допускаються змiни, вщпо-вiдно, x, X i q.
В електричних систем Sэ(x, р, u), кртм загаль-ного вектора конфiгурацi!, х е X, маемо, вщповщно, вектори електричних властивостей р е Р i електрич-ного навантаження u е U, на як1 система вщповщае реакцiею i (струмами в !! ланцюгах) (рис. 1, б):
i=i(x; р; и). (2)
Гiдравлiчнi системи Sг(x, р), кртм загального вектора конф^рацп, х е X, описуються, вщповвдно, векторами пдравл1чних властивостей ^ е М (щшь-нiсть, в'язк1сть) i пдравл1чного навантаження р е Р (тиск), на яш система вщповщае реакцiею п (потiк, витрата) (рис. 1, в):
п=п(х; р). (3)
1нформацшш системи Si(Н, V, P), ^м загального вектора структури Н, описуються, вщповщно, векторами iнформацiйних властивостей V (продукти-внiсть процесорiв, емнють пам'ятi, тощо) i навантаження Р (обробка, звернення, тощо), на яш система вiдповiдае реакцiею С (сигнал ) (рис. 1, г):
С=С(Н; V; P). (4)
а
б
в
г
Рис. 1. Схема взаемоди вектор1в кортежу <об'ект, зовшшнш вплив> для: а - мехашчних; б - електричних; в - г1дравл1чних; г - шформацшних систем
Обчислювальна складнють 1 точнють визначен-ня реакцш г, ^ п та С визначаються конкретними ма-тематичними моделями об'еклв розшзнавання, а та-кож прийнятими методами моделювання. Розрахунки за (1)-(4) ввдносяться до прямих ршень, коли 1з причин - (х, X, q), (х, р, и), (х; р) та (Н; V; Р) шукають наслвдки - г, ¡, п та С, як1 завжди однозначт. У той же час, у кожно! прямо! задач1 (1)-(4) е три зворотш:
- для механчних систем: за ввдомою реакщею г, властивостям X 1 впливу q розрахувати конфцура-цш х; по ввдомш реакци г, конфцураци х 1 впливу q розрахувати властивосл X; по ввдомш реакци г, властивостям X 1 конф1гурацп х розрахувати вплив q;
- для електричних систем: за вщомою реакць ею 1, властивостям р 1 впливу и розрахувати конф1гу-
рацш х; по ввдомш реакци i, конфцураци х i впливу u розрахувати властивосл р; по вiдомiй реакци i, властивостям р i конфцураци х розрахувати вплив u;
- для пдра^чних систем: за ведомою реакщ-ею п, властивостям ^ i впливу p розрахувати конфь гурацш х; по вiдомiй реакци п, конфцураци х i впливу p розрахувати влаcтивоcтi по вщомш реакци п, властивостям ^ i конф^раци х розрахувати вплив p;
- для шформацшних систем: за вщомими сигналами С, властивостям V i навантаженню Р розрахувати структуру Н; по вщомих сигналах С, структу-рi Н i навантаженню Р розрахувати влаcтивоcтi V; по вщомих сигналах С, властивостях V i cтрyктyрi Н розрахувати вплив Р.
В практищ розтзнавання стану об'екпв типу пошкоджуваних БКМ найчастше доводиться вирь шувати перш1 зворотт задачу тобто розтзнавати структуру.
У практищ перерозподшу функцш елеменпв БКМ актуальними е трет1 задач1 по оптим1заци зов-шшшх цшеспрямованих вплив1в на об'ект (власне перерозподш).
При проектувант вщновлення працездатносп складних БКМ результат розрахунку не завжди очевид-ний, 1 оптимальне ршення виходить тшьки тсля гене-рування та ввдхилення дек1лькох пром1жних вар1анпв.
Для уах перел1чених систем застосування ММТО загальними е наступт кроки:
- формулювання задачу мети !! розв'язання та початкових даних;
- виб1р методу розв'язання задач1 в залежно-ст1 в1д об'екта перерозподшу або резервного в1д-новлення;
- виявлення еташв (пвдсистем) обраного методу розв'язання;
- виявлення «незручного» (забороненого часом, ф1зичними або математичними законами, тощо) етапу к обраного методу розв'язання (рис. 2);
- перетворення модел1 реального об'екта до ММТО;
- розв'язання етапу к за допомогою ММТО;
- повернення до основного методу.
Етап розв'язання задачi
на вiртуальнiй моделi
*
(етап к - «швидка» абстрактна зорова модель)
*
Этап k
Рис. 2. Замiна «пов1льного» етапу к методу розв'язання задачi на моделi реального об'екта на етап «швидкий» етап к використання вiртyальноl моделi у виглядi абстрактного зорового образу методу ММТО
Розглянемо застосування ММТО на приклад1 мехатчно! системи. Нехай реакщя г чергового вар1а-нта, розрахована за (1), визнана проектувальником неприпустимо далекою в1д вдеально! мети г1д, 1 було прийнято шляхом р1шення першо! зворотно! задач1 зм1нити вектор конф1гурац1! х на х*, так щоб вектор параметр1в реакц1! отримав значення г .
г(х; X; q)^г*(x*; X; q) е г,д±5/2, (5)
де 5 - наперед заданий максимально припустимий «коридор», не обов'язково з шнцевими границями в простор1 параметр1в, що становлять г.
Р1шення задач1 можна виконати двома методами, перший, безпосереднт метод застосуемо, коли перетворення X, що задовольняе умов1 (5), дозволено. Тод1 вектор х , якщо в1н взагал1 1снуе, шукають, вир1шуючи першу зворотну задачу,
х*=х(г*; X; q). (6)
При ршенш будь-яких зворотних задач по груш параметр1в, що включають насл1док (г*; X; q), шукають одну 1з причин, у цьому випадку - вектор параметр1в конф1гурацп х . У класичн1й постановщ п1д насл1дком розум1ють деяк1 параметри, обм1рюва-
нi експериментально, у цьому випадку наслвдок е прийняте на даному етапi проектування подання про «гарний» об'eктi. Обчислювальна cкладнicть такого пошуку досить велика.
Зворотнi задачi ставляться до класу некорект-но поставлених. Для даного випадку !хне формулювання виглядае в такий cпоciб. Нехай проектована система характеризуемся елементом x e X, недосту-пним для прямого визначення, тому вивчаеться де-який його прояв f (x) = r , r e f (X). Тут f(X) - образ множини X при ввдображенш f. Рiвняння f (x) = r мае ршення тiльки для таких елементiв r, яш належать
множинi f (Х). Оператор f у багатьох випадках е та-
„ „
ким, що зворотний йому оператор i не е непере-рвним.
У цьому випадку як наближене ршення f (x) = r не можна брати елемент x = f 1 (r), осшльки такого рiшення може не бути, тому що х може не належати множит f(X), тобто не буде виконуватися перша вимога коректносп по Адамару. Бiльше того, навиъ якщо рiшення х icнye, воно не буде мати влас-тивють cтiйкоcтi, якщо оператор f1 не е неперервним. Вимоги коректносп [20] у цьому випадку зводяться до наступного формулювання. Необх1дно знайти рь шення за вх1дним даними г1д, x=G(r), де G - деякий
оператор. Якщо г й x належать рiзноманiттям X та R, для елементiв яких визначене поняття вiдстанi (метрика) g(xl, X2) i g(rl, Г2), де Xl, X2е X, г:, Г2е К, тобто X й К - метричш простори, то повинш задовольняти-ся наступнi три вимоги:
- юнування: для всякого г е Я iснуе рiшення
X з X;
- однозначности ргшення визначаеться однозначно;
- стшкоста: рiшення повинне безупинно зале-жати ввд вхщних даних, тобто для всякого е >0 мож-на вказати таке 8 (е ), що якщо g(rь г2)<5 i Х1=0(г:), Х2=С(Г2), то g(xь Х2)<5.
Якщо безпосередне перетворення (5) заборонено будь-якою з перерахованих умов або з шших причин, то досягти г* можна за допомогою методу вiртуального об'екта за рахунок введения додатково! пром1жно! операцп - попереднього перетворення X i (або) q:
г(х; X; q)^■r*(x; X*; q)е гид±5/2;
г(х; X; q)^r*(x; X; q*) е гид±5/2; (7)
г(х; X; q)^■r*(x; X*; q*)е гид±5/2.
З (7) виршуються друга i третя зворотна виразу (1) задача. У результата цього рiшення, обчислювальна складнють якого також досить велика, створюеться пром1жне додаткове стану системи - (х; X*; q), (х; X; q*) або (х; X*; q*), називане вiртуальним об'ек-том, тому що реальна реалiзацiя цього стану «у ме-талi» не передбачаеться, i тому значення складових його параметрiв можуть приймати будь-як1, iнодi чисто гiпотетичнi величини. Оск1льки задачi (7) також е зворотними, до них необхщно вщнести ва пе-рерахованi вимоги коректностi.
Нехай X* й (або) q* юнують i на першому етапi методу вiртуального об'екта вони знайденi. Це значить, що вдалося досягти бажаного г*, але не за рахунок необхщно! оптимiзацi! форми, а шляхом вiртуально! змiни властивостей X* й (або) зовшшшх впливiв q*. Перейдемо тепер до другого етапу, на якому х* шукаеться як функц1я вщ розрахованих на першому етат X* й (або) q*
x*=f(X*; q); x*=f(X; q*); х*=Д1*; q*). (8)
Формули (8) у явному видi або iншi методи розрахунку по цих рiвняннях визначаються в кожному конкретному випадку залежно вщ об'екта проек-тування, його фiзичних моделей i прийнятих методiв перетворень у його структурi й параметрах. 1хня обчислювальна складнють на порядок менше складнос-тi рiшення зворотних задач (6) i (7).
Як бачимо, в результата одного з перетворень (8) виходить шуканий вектор х . Сумарна обчислювальна складнють обох еташв - (7) i (8) вiдрiзняеться вiд складностi етапу (7). Саме на останньому й випд-но застосовувати швидкодiючi методи обчислень, як забороняють змiнювати х.
Таким чином, метод розтзнавання стану БКМ, пошкоджуваних пiд час експлуатацп, за допомогою ММТО може бути оргашзована, наприклад, у вщпо-
вщноста з наступною схемою. Одержавши техтчне завдання на проект, метод ощнюе необхщний об'ем оптим1зац1йних задач й ïx часову складнють. Якщо остання виявляеться надм1рно великою, виконуеться пошук можливоста постановки в ц1 задач^ замють модел1 реального об'екта, - ММТО. Дал1 ММТО створюеться i виконуеться ïï оптим1зац1я.
Остаточно, виконуеться зворотне перетворення оптимiзованоï ММТО в реальну, причому такий перехщ супроводжуеться остаточним розрахунком параметрiв останнього. Розглянемо приклади практичного застосування методу. Нехай у процесi проек-тування був створений варiант машинобудiвноï дета-лi, у яко1' х - вектор розмiрiв; X - вектор мехатчних характеристик матерiалу деталц q - вектор парамет-рiв зовнiшнього меxанiчного навантаження; i r - на-пружено-деформований стан (НДС) детали
Якщо r не задовольняе проектувальника по м1-ркуваннях мщноста, твердостi або матерiалоемностi, варiант проекту може бути дороблений з метою оде-ржання ПДВ, що вщповщае r*, тобто близького до заданого (або идеальному - г1д).
Коли мова йде про розв'язання шформацшних задач, заборону на один з еташв такого розв'язання найчасташе ставить часова складнють останнього, зовам не байдужа взагал!, а у випадку БКМ, яш приймають участь в бойових д1ях, - особливо.
5. Результата досл1дження
Практичним результатом дослщження е скла-дов1 iнтелектуальноï системи «OBMIN» (objects with elements, inaccessible to monitoring) комп'ютерного розпiзнавання стану структури складних пошкоджуваних об'ектав з частково недоступними для мониторингу елементами, до яких слщ, зокрема, вiднесли бездротовi комп'ютернi мережа, частково встановленi на безпiлотниx лгтальних апаратах-дронах.
Використання iнформацiйного методу комп'ютерного розтзнавання та вщтворення стану структури складних пошкоджуваних об'ектав 1з недоступними для мониторингу елементами дозволило з високим ступенем ймов1рност1 оцiнювати поточний стан мережа, а саме вибуття з ладу деяких ïï елементiв по сигналах, отриманих в1д завiдомо справних елемен-т1в, що залишаються на базових позищях.
Практика пiдтверджуе можливють тдвищен-ня можливост1 своечасного вщновлення пошкодже-них елементiв бездротовоï' комп'ютерноï' мережа за рахунок гарячого резервування, що гарантуе шдви-щення загального р1вня працездатностi останньоï на 22,3-26,3 %.
6. Висновки
В практицi дослiдження надiйностi БКМ часто виникае необхщнють розпгзнавання стану структури латентноï' (неспостережуваноï, приxованоï) частини останшх, з метою виявлення шлькоста i дислокацiï структурних пошкоджень та оцшки пра-цездатностi мережа в цшому. Ця необxiднiсть ви-пливае з того, що окремi елементи БКМ в умовах ймов1рного пошкодження, вщносно швидко втра-чають зв'язок 1з елементами, як1 залишаються дос-
тупними. При цьому БКМ з деякою ймовiрнiстю потребуе або перерозподшу функцш серед непо-шкоджених елеменпв, або реiнжинiрингу, тобто дiяльностi з модершзацп ранiше реалiзованих тех-шчних рiшень на дiючому об'ектi. В робоп була здiйснена спроба використання для розпiзнавання стану БКМ в1ртуально'1 модел1 у виглядi тривимiр-ного зорового образу (вщеопотоку) змшно! матрич-но! математично! моделi
Лiтература
1. Бовнегра, Л. В. Обобщение метода виртуального объекта на расчеты оптимальных параметров сложных систем [Текст] / Л. В. Бовнегра, Т. В. Лысенко, А. А. Ста-новский // Восточно-европейский журнал передовых технологий. - 2014. - Т. 4, № 3 (70). - С. 33-37. - Режим доступа: http://journals.uran.ua/eejet/artide/view/26279/23990
2. Lysenko, T. Structure optimization of the mechanical and computer networks using the method of virtual object [Text]: conference / T. Lysenko, L. Bovnegra, A. Stanovskyi, L. Tsapenko // Research and development in mechanical industry. - SaTCIP, Vrnjacka Banja, Serbia, 2014. - P. 694-700.
3. Гончарова, О. Е. Нечувствительный к асимметрии численный метод оптимизации конструкций [Текст] / О. Е. Гончарова, В. Г. Максимов, А. Л. Становский // Труды Одесского политехнического университета. - 1999. -Вып. 2 (8). - С. 41-44.
4. Балан, С. А. Метод виртуального объекта в проектировании [Текст] / С. А. Балан, Т. П. Становская, О. Е. Гончарова // Труды Одесского политехнического университета. - 2000. - Вып. 1 (9). - С. 32-35.
5. Рузавин, Г. И. Виртуальность [Текст] / Г. И. Руза-вин // Новая философская энциклопедия. - 2-е изд. - М.: Мысль, 2010. - 2816 с.
6. Virtual / Online Etymology Dictionary [Electronic resource]. - Available at: http://www.etymonline.com/ index.php? term=virtual
7. Грицанов, А. А. Виртуальная реальность. Энциклопедия социологии [Текст] / А. А. Грицанов, В. Л. Абу-шенко, Г. М. Евелькин, Г. Н. Соколова, О. В. Терещенко. -Мн.: Книжный Дом, 2003. - 131 с.
8. Багдасарьян, Н. Г. Виртуальная реальность: попытка типологизации [Текст] / Н. Г. Багдасарьян, В. Л. Си-аева // Философские науки. - 2005. - № 6. - С. 39-58.
9. Носов, Н. А. Манифест виртуалистики [Текст] / Н. А. Носов. - М.: Путь, 2001. - 246 с.
10. Грин, Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории [Текст] / Б. Грин; ред. В. О. Малышенко. - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 288 с.
11. Колесникова, Е. В. Фрактальная размерность как мера трансформации серийной проектной деятельности в операционную [Текст] / Е. В. Колесникова, И. И. Становская // Пращ Одеського полпехшчного унгверситету. -2013. - Вип. 2 (41). - С. 282-288.
12. Чуриков, В. А. Внутренняя алгебра операторов дробного интегродифференцирования [Текст] / В. А. Чуриков // Известия Томского политехнического университета. - 2009. - Т. 314, № 2. - С. 12-15.
13. Максимов, В. Г. Расчёт параметров НДС металлоконструкций методом виртуального объекта [Текст] / В. Г. Максимов, О. Е. Гончарова, Т. П. Становская // Моделирование в прикладных научных исследованиях. - Одесса: ОГПУ, 1999. - С. 16-17.
14. Балан, С. А. Применение метода виртуального объекта в машиностроении [Текст] / С. А. Балан, Т. П. Ста-новская, О. Е. Гончарова // Моделирование в прикладных научных исследованиях. - Одесса: ОГПУ, 2000. - С. 12-16.
15. Балан, С. А. Метод виртуального объекта в управлении тормозными системами с внутренней виброзащитой [Текст] / С. А. Балан, Т. П. Становская, А. В. Опарин // Труды Одесского политехнического университета. -2000. - Вып. 2 (11). - С. 29-32.
16. Балан, С. А. Метод виртуального объекта в про ектировании [Текст] / С. А. Балан, Т. П. Становская, О. Е. Гончарова // Труды Одесского политехнического университета. - 2000. - Вып. 1 (10). - С. 32-35.
17. Савельева, О. С. К оценке надежности сети датчиков с резервированием [Текст] / О. С. Савельева, Д. А. Пу-рич, А. А. Становский // Моделирование в прикла дных научных исследованиях. - Одесса: ОНПУ, 2011. -С. 65-68.
18. Лоскутов, А. Ю. Основы теории сложных систем [Текст] / А. Ю. Лоскутов, А. С. Михайлов. - Москва -Ижевск: НИЦ «Регулярная и стохастическая динамика», 2007. - 612 с.
19. Жилин, Д. М. Теория систем [Текст] / Д. М. Жилин. - М.: УРСС, 2004. - 183 с.
20. Балан, С. А. Автоматизированная система управления торможением автотранспортных средств [Текст] / С. А. Балан, В. Г. Максимов, Т. П. Становская // Труды Одесского политехнического университета. - 1999. -Вып. 2 (8). - С. 95-97.
References
1. Bovnegra, L. V., Lуsenko, T. V., Stanovskyj, A. A. (2014). Generalization of the method of virtual object on the calculations of optimum parameters of complex systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4/3 (70), 33-37. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/ 26279/23990
2. Lysenko, T., Bovnegra, L., Stanovskyi, A., Tsapen-ko, L. (2014). Structure optimization of the mechanical and computer networks using the method of virtual object. Research and development in mechanical industry. SaTCIP, Vrnjacka Banja, Serbia, 694-700.
3. Goncharova, O. E., Maksimov, V. G., Stanovskij, A. L.
(1999). Nechuvstvitel'nyj k asimmetrii chislennyj metod opti-mizacii konstrukcij. Trudy Odesskogo politehnicheskogo uni-versiteta, 2 (8), 41-44.
4. Balan, S. A., Stanovskaja, T. P., Goncharova, O. E.
(2000). Metod virtual'nogo ob'ekta v proektirovanii. Trudy Odesskogo politehnicheskogo universiteta, 1 (9), 32-35.
5. Ruzavin, G. I. (2010). Virtual'nost'. Novaja filosof-skaja jenciklopedija. Moscow: Mysl', 2816.
6. Virtual / Online Etymology Dictionary. Available at: http://www.etymonline.com/index.php?term=virtual
7. Gricanov, A. A., Abushenko, V. L., Evel'kin, G. M., Sokolova, G. N., Tereshhenko, O. V. (2003). Virtual'naja real'nost'. Jenciklopedija sociologii. Minsk: Knizhnyj Dom, 131.
8. Bagdasar'jan, N. G., Silaeva, V. L. (2005). Virtual'naja real'nost': popytka tipologizacii. Filosofskie nauki, 6, 39-58.
9. Nosov, N. A. (2001). Manifest virtualistiki. Moscow: Put', 246.
10. Grin, B.; Malyshenko, V. O. (Ed.) (2004). Jelegant-naja Vselennaja. Superstruny, skrytye razmernosti i poiski okonchatel'noj teorii. Moscow: Editorial URSS, 288.
11. Kolesnikova, E. V., Stanovskaja, I. I. (2013). Frak-tal'naja razmernost' kak mera transformacii serijnoj proektnoj dejatel'nosti v operacionnuju. Odes'kogo politehnichnogo universitetu, 2 (41), 282-288.
12. Churikov, V. A. (2009). Vnutrennjaja algebra oper-atorov drobnogo integrodifferencirovanija. Izvestija Tomskogo politehnicheskogo universiteta, 314 (2), 12-15.
13. Maksimov, V. G., Goncharova, O. E., Stanovskaja, T. P. (1999). Raschjot parametrov NDS metallokon-
strakcij metodom virtual'nogo ob'ekta. Modelirovanie v pri-kladnyh nauchnyh issledovanijah. Odessa: OGPU, 16-17.
14. Balan, S. A., Stanovskaja, T. P., Goncharova, O. E. (2000). Primenenie metoda virtual'nogo ob'ekta v mashi-nostroenii. Modelirovanie v prikladnyh nauchnyh issledovanijah. Odessa: OGPU, 12-16.
15. Balan, S. A., Stanovskaja, T. P., Oparin, A. V. (2000). Metod virtual'nogo ob'ekta v upravlenii tormoznymi sistemami s vnutrennej vibrozashhitoj. Trudy Odesskogo politehnicheskogo universiteta, 2 (11), 29-32.
16. Balan, S. A., Stanovskaja, T. P., Goncharova, O. E. (2000). Metod virtual'nogo ob'ekta v proektirovanii. Trudy Odesskogo politehnicheskogo universiteta, 1 (10), 32-35.
17. Savel'eva, O. S., Punch, D. A., Stanovskij, A. A. (2011). K ocenke nadezhnosti seti datchikov s rezervirovaniem. Modelirovanie v prikladnyh nauchnyh issledovanijah. Odessa: ONPU, 65-68.
18. Loskutov, A. Ju., Mihajlov, A. S. (2007). Osnovy teorii slozhnyh sistem. Moscow - Izhevsk: NIC «Reguljamaja i stohasticheskaja dinamika», 612.
19. Zhilin, D. M. (2004). Teorija sistem. Moscow: URSS, 183.
20. Balan, S. A., Maksimov, V. G., Stanovskaja, T. P. (1999). Avtomatizirovannaja sistema upravlenija tormozheniem avtotransportnyh sredstv. Odesskogo politehnicheskogo univer-siteta, 2 (8), 95-97.
Рекомендовано до публжацп д-р техн. наук, професор Становський О. Л.
Дата надходження рукопису 19.04.2016
Становський Андрш Олександрович, кафедра комп'ютерних штелектуальних систем i мереж, Одесь-кий нацiональний полггехтчний унiверситет, пр. Шевченка, 1, м. Одеса, Укра!на, 65044 E-mail: redline@normaplus.ua
Торопенко Алла Володимирiвна, кандидат техшчних наук, доцент, кафедра нафтогазового та хiмiчного машинобудування, Одеський нацiональний полггехшчний унiверситет, пр. Шевченка, 1, м. Одеса, Укра!-на, 65044
E-mail: alla.androsyk@gmail.com
Налева Галина Василiвна, кандидат технiчних наук, доцент, кафедра вищо! математики, Нацюнальний унiверситет «Одеська морська академiя» , вул. Д1дахсона, 8, м. Одеса, Укра!на, 65029 E-mail: naleva_gv@mail.ru
Панова Тетяна МиколаТвна, кафедра нафтогазового та хiмiчного машинобудування, Одеський нацю-нальний полiтехнiчний унiверситет, пр. Шевченка, 1, м. Одеса, Укра!на, 65044 E-mail: a-ost@te.net.ua
Кошулян Сергiй Вiкторович, кафедра нафтогазового та хiмiчного машинобудування, Одеський нацюнальний полiтехнiчний унiверситет. пр. Шевченка, 1, м. Одеса, Укра!на, 65044 E-mail: koshulyan@gmail.com
Хуссаш Валвд Шер, кафедра нафтогазового та хiмiчного машинобудування, Одеський нацiональний по-лiтехнiчний унiверситет, пр. Шевченка, 1, м. Одеса, Укра!на, 65044 E-mail: walidsher@hotmail.com
УДК 66.021
DOI: 10.15587/2313-8416.2016.69075
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОКАЛЬНОГО ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОГО СЛОЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТАРЕЛОК ПРОВАЛЬНОГО ТИПА
© Г. В. Тараненко
Проведены измерения локального газосодержания на тарелке провального типа для режима однородного барботажного слоя и режима подвижного газожидкостного слоя кондуктометрическим способом. Определены фрактальные размерности графиков зависимости локального газосодержания от высоты установки датчика от плато тарелки. Установлено наличие аттрактора гидравлического сопротивления тарелки для режима подвижного газожидкостного слоя
Ключевые слова: датчик, газосодержание, сопротивление, локальный, измерение, режим, параметры, фрактал, аттрактор, бифуркация
Measurements of local gas content on the dual-flow plate for the regime of uniform bubble bed and regime of movable gas-liquid layer by conductometric method were conducted. The fractal dimension of the plots of the local gas content of the height sensor was determined. Presence the attractor of the hydraulic resistance of plate for the regime of the movable gas-liquid layer was determined
Keywords: sensor, gas content, resistance, local, measuring, regime, parameters, fractal, attractor, bifurcation
